Břidlice

Břidlice je litifikované bahno – sedimentární hornina složená převážně z zrn velikosti jílu a bahna. Existuje několik způsobů, jak definovat břidlice. Některé definice jsou poměrně úzké. Glosář geologie vydaný Americkým geologickým institutem definuje břidlici jako laminovanou indurovanou horninu s > 67% minerálů velikosti jílu1. Tato definice jasně rozlišuje mezi břidlicí a mudstone. Ten druhý je podobný kámen, ale bez pozoruhodné laminace. Také odděluje břidlici od prachovce, což je mudstone, ve kterém bahno převládá nad jílem.

Břidlice je jemnozrnná sedimentární hornina, která obvykle vykazuje jemnou laminaci. Finnmark, Norsko. Šířka vzorku 9 cm.

Někdy se však s těmito horninami zachází jako s jednou velkou rodinou příbuzných a extrémně rozšířených hornin, které se souhrnně označují jako břidlice, mudrock nebo mudstone. Tyto horniny jsou rozhodně nejčastějšími sedimentárními horninami v kůře. Odhaduje se, že více než polovina všech sedimentárních hornin jsou různé druhy mudstones. Za nimi následují karbonátové horniny a pískovce.

Břidlice je ekonomicky důležitá hornina. Může se těžit jako fosilní palivo (ropná břidlice), ale ještě důležitější je, že je zdrojem horniny ropy a zemního plynu. Břidlice je také horninou, ze které těžíme uhlovodíky pomocí hydraulického štěpení (frakování).

Břidlice jako typická sedimentární hornina je jasně vrstvené a může být složeno později orogenní událostí. Výchoz břidlice ze severního Norska. Kladivo pro měřítko.

Bahno pokrývající suché koryto řeky v La Palmě na Kanárských ostrovech. Hlavní složkou břidlice je jíl, který je zde na cestě z rozpadlé horniny výše v horách k moři, kde bude nakonec uložen. Řeky dělají těžkou práci, aby odnesly veškeré bahno do oceánu.

Břidlicový výchoz ve Skotsku. Kladivo pro měřítko.

Oblázkové břidlice na pobřeží v Estonsku. Břidlice je relativně snadno identifikovatelná. Má tendenci vytvářet ploché oblázky s tmavě zbarveným matným povrchem.

Stručný přehled názvů skal používaných k popisu mudstones nebo hornin z nich odvozených:

Muddy rock	Popis
Břidlice	Laminovaná a zhutněná hornina. Jíl by měl dominovat nad bahnem.
Claystone	Jako břidlice, ale postrádá jemnou laminaci nebo štěpnost. Jíl by měl dominovat nad bahnem.
Clay rock	Synonymum jílovce.
Argillite	Docela slabě definovaný typ horniny. Je to kompaktní a vytvrzená hornina pohřbená hlouběji než většina mudrocků a lze ji považovat za slabě metamorfovaný mudstone. Argillite postrádá břidlicové štěpení a není laminováno stejně dobře jako typická břidlice.
Mudstone	Indurované bahno bez jemné laminace charakteristické pro břidlice. Mudstone má zhruba stejný podíl jílu a bahna. „Mudstone“ lze chápat jako obecný termín, který zahrnuje všechny druhy hornin, které se většinou skládají ze zhutněného bahna.
Siltstone	mudstone, ve kterém bahno převládá nad hlínou.
Mudrock	synonymum mudstone.
Lutite	Synonymum mudstone, i když se zřídka používá samostatně. Obvykle v kombinaci s nějakým modifikátorem (kalcilutit je velmi jemnozrnný vápenec).
Pelite	Další synonymum mudstone. Může se použít k popisu nekonsolidovaných jemnozrnných sedimentů. Používá se také k decibeře jemnozrnných uhličitanů stejně jako lutit.
Marl	Vápenaté bahno. Je to směs jílovitých, bahnitých a uhličitanových zrn v různých poměrech. Může být konsolidováno, ale v tomto případě se často jmenuje slínovec.
Sarl	Podobně jako slína, ale obsahuje křemičité biogenní zrna místo uhličitanového bahna.
Smarl	Směs sarl a smarl.
Černá břidlice	Černá uhlíkatá břidlice, která vděčí za svou barvu organické látce (> 5%). Je bohatý na sulfidové minerály a obsahuje zvýšené koncentrace několika kovů (V, U, Ni, Cu).
Ropná břidlice	Různé břidlice bohaté na organickou hmotu. Při destilaci získá uhlovodíky.
Kamenitá břidlice	Podobně jako černá břidlice, ale pyrit se částečně rozložil za vzniku kyseliny sírové, která reagovala s minerály, z nichž se skládá hornina za vzniku kamence (vodnatý síran draselný a hlinitý). Je bohatá na několik kovů stejně černých břidlic a byla těžena jako zdroj uranu.
Olistostrome	chaotické množství bahna a větších klastů tvořil se pod vodou jako gravitační sesuv půdy.Postrádá podestýlku.
Turbidit	Sediment nebo hornina usazená proudem zákalu. Tyto usazeniny se pod vodou tvoří jako směs jílu, bahna a vody klouzající po kontinentálním svahu (ve většině případů). Turbidit se často skládá ze střídajících se bahnitých a jílovitých vrstev.
Flysch	Starý termín je dnes z velké části nahrazen turbiditem.
Diamictite	Čistě popisný termín používaný k popisu jakékoli sedimentární horniny obsahující větší klasty v jemnozrnné matrici. Diamictite může být vytvořen mnoha způsoby, ale zdá se, že je to litifikovaný glaciál, až ve většině případů.
Tillite	Litifikovaný špatně tříděný ( větší klasty v blátivé matrici) sediment usazený ledovcem. Tillite je litifikovaný do.
Břidlice	jemnozrnná metamorfovaná hornina, kterou lze rozdělit na tenké plechy (má břidlicovitý výstřih). Břidlice je v naprosté většině případů metamorfovaná břidlice / mudstone.
Metapelite	Libovolný metamorfovaný mudstone. Břidlice, fylit a různé břidlice jsou běžné metapelity.
Phyllite	Metamorfovaná hornina vyššího stupně než břidlice a nižší než břidlice. Má charakteristický lesk na povrchu štěpení, který mu dávají platinová slída a / nebo grafitové krystaly.

Kalové kameny bohaté na hrubší bahno mají tendenci mít světlejší barvu a nevykazují jemné laminování typické pro správnou břidlici. Tento prachovec ze španělských Pyrenejí je součástí turbiditu. Šířka vzorku 12 cm.

Diamictite je špatně tříděná hornina s blátivou matricí. Tento diamictit ze severního Norska je glaciogenního původu (tillite) z varangského zalednění. Šířka vzorku 12 cm.

Turbidit je usazená horninová jednotka obsahující mnoho takových párů siltstone-mudstone uložených na mořském dně během stejné epizody gravitační podmořská lavina bahna. Sekvence zákalu se obvykle skládá z mnoha střídajících se vrstev hlíny a jílu. Bahno se usazuje před hlínou, a proto jsou během stejné události uloženy alespoň dvě výrazné vrstvy. Vzorky pocházejí z jediného výchozu ve Španělsku, ale nebyly tam vedle sebe. Šířka vzorků je přibližně 20 cm.

Výchoz břidlice (zákal) v irském Loughshinny.

Složení

Břidlice je tak rozšířená, protože její hlavní složky (jílové minerály) jsou na povrchu velmi běžné. Tyto minerály se tvoří v důsledku chemického zvětrávání – rozpadu hornin ve vlhkých / vlhkých podmínkách. Minerály, které poskytují jíl, jsou různé křemičitany, které převládají v vyvřelých a metamorfovaných horninách. Nejdůležitějšími jílovými minerály jsou kaolinit, smektit (montmorillonit) a illit. První dva jsou běžné u mladších břidlic. Illite má tendenci dominovat u starších (paleozoických) břidlic, protože pohřeb vede k procesu ilitizace, který přeměňuje smektit na illite.

Bahno je směs vody, jílu a bahna (písku). Mudstones proto obsahují kromě jílových minerálů také různá množství bahna (zrnitost 2-63 mikrometrů) a písku. Pokud dominuje bahno, skále se obvykle říká prachovec. Břidlice je většinou složena z minerálního křemene, ale může také obsahovat minerály skupiny živců a další látky vytvářející horniny, včetně těžkých minerálů.

Důležitými složkami v mudstones mohou být uhličitany nebo křemičitá zrna. Oba jsou obvykle biogenního původu. Blátivé sedimenty obsahující mnoho těchto složek jsou pojmenovány slin a sarl (slínovec, sarlstone, pokud je litifikován).

Pyrit je běžným minerálem mudstones, které se vytvořily za redukčních podmínek. Všimněte si nazelenalé barvy, která také naznačuje, že během diageneze nebyl k dispozici volný kyslík. Elba, Itálie. Šířka vzorku 22 cm. TUG 1608-6763.

Černá břidlice obsahující euhedral kostky pyritu a žíly křemene. Šířka vzorku 8 cm. TUG 1608-2799.

Břidlice s bílými kalcitovými žilkami. Tyto žíly jsou post-depoziční (vytvořené ve skále později). Loughshinny, Irsko. Šířka vzorku 10 cm.

Organická hmota

Velmi důležitou složkou mnoha břidlic je uhlíkatý materiál. Jedná se o organickou hmotu, která se ve skalách obvykle vyskytuje jako kerogen (směs organických sloučenin s vysokou molekulovou hmotností). Ačkoli kerogen netvoří více než asi 1% všech břidlic, drtivá většina kerogenu je v mudstones. Břidlice bohaté na organickou hmotu (> 5%) jsou známé jako černé břidlice. Černá barva je dána těmto horninám organickou hmotou. Organická hmota by měla být za normálních podmínek rozložena bakteriemi, ale vysoká produktivita, rychlé ukládání a zakopání nebo nedostatek kyslíku ji mohou uchovat.Pyrit je běžný sulfidový minerál v černých břidlicích. Organická hmota a pyrit se vyskytují společně ve stejné hornině, protože obě ke svému vzniku potřebují podmínky bez obsahu kyslíku.

Některé břidlice, které jsou obzvláště bohaté na organickou hmotu, se nazývají ropné břidlice. Při destilaci poskytují uhlovodíky. Ropnou břidlici lze použít jako fosilní palivo, i když je to relativně „špinavé“ palivo, protože obvykle obsahuje mnoho nežádoucích (nehořících) minerálů. A kvůli výše zmíněnému pyritu, který po rozpadu kyseliny sírové na povrchu způsobuje poškození životního prostředí.

Černá břidlice je odrůda břidlice obsahující spoustu organických látek, které jí dodávají černou barvu. Tyto horniny jsou bohaté na pyrit a několik kovů jako vanad, uran atd. V minulosti byly těženy jako zdroj uranu. Černá břidlice v Estonsku.

Výchoz černá břidlice v Estonsku.

Tvorba břidlice

Hliněné minerály, které vznikly rozpadem silikátových minerálů, jsou obvykle z místa svého vzniku odnášeny tekoucí vodou. když turbulence tekutin způsobená proudy a vlnami již není schopna působit proti gravitační síle. Hliněné minerály jsou dostatečně malé na to, aby je bylo možné nést pozastavení na dlouhou dobu. Budou se usadit po vytvoření větších agregátů buď kvůli flokulaci, nebo kvůli biologické aktivitě (organismy krmící filtry, které vylučují fekální pelety obsahující bahno).

Většina jílových minerálů se nakonec dostane do oceánu, kde jsou nakonec uloženy na polici a kontinentálním svahu. Tyto vodou bohaté sedimenty na mírném kontinentálním svahu jsou gravitačně nestabilní. Některé spouštěcí mechanismy, jako je zemětřesení, tsunami nebo jednoduše váha nadložních sedimentů, mohou uvolnit obrovské a rychle se pohybující proudy hustoty plné sedimentů pohybující se dolů ze svahu. Tyto toky jsou známé jako zakalené proudy a sediment takto vytvořený jako zákal. Turbidit se často skládá ze střídajících se vrstev bohatých na bahno a jíl, které se tvoří, protože bahno má tendenci usazovat se rychleji a před jílem, zatímco vrstvy bohaté na jíl se vytvářejí poté a jsou silnější ve vzdálenějších částech sekvence turbiditu. Mnoho takových vrstev může na sebe navazovat a vytvářet silnou mořskou sedimentární jednotku.

Usazený mudstone obsahuje dezorientované jílové agregáty, které vytvářejí spoustu pórů vyplněného vodou. Jak se hromadí více sedimentů, váha nadložních sedimentů způsobuje zhutnění – jílovité agregáty zaujímají preferovanou orientaci kolmou ke směru napětí, zmenšuje se pórovitý prostor a voda je vytlačována ze skal. Se zvyšováním teploty a tlaku začnou změny v mineralogii. To však není metamorfóza. Tyto změny probíhají v relativně mělkých hloubkách a mírných teplotách a tento proces se nazývá diageneze. Mezi diagenezí a metamorfózou samozřejmě neexistuje žádná ostrá hranice. V mnoha případech může být téměř nemožné s jistotou určit, zda je částicová hornina stále sedimentární nebo již metamorfovaná. Pelitické horniny v ručním vzorku jsou obvykle považovány za metamorfované, pokud vykazují jasné štěpení břidlice a mají odrazivější povrch kvůli větším slídovým vločkám pěstovaným na úkor dřívějších jílových minerálů.

Silně složený turbidit v Loughshinny v Irsku.

Zelená barva označuje redukující podmínky tvorby. Finnmark, Norsko. Šířka vzorku 19 cm.

Jediné značky jsou běžné znaky (odlitky) na spodních površích břidlicových vrstev. Mohou být použity k zobrazení cesty nahoru a paleocurrentních směrů.

Skládaný výchoz břidlice. Finnmark, Norsko.

Diageneze a uhlovodíky

Proces ilitizace (smektit se transformuje na ilit) je hlavní změnou, která probíhá v mudstones během diageneze. Illitization spotřebovává draslík (obvykle poskytovaný detritickým K-živcem) a uvolňuje železo, hořčík a vápník, které mohou být použity jinými formujícími se minerály, jako je chloritan a kalcit. Teplotní rozsah osvětlení je asi 50-100 ° C3. Obsah kaolinitu také klesá se zvýšenou hloubkou pohřbu. Kaolinit se tvoří v horkém a vlhkém podnebí. Suchší mírné klima má tendenci upřednostňovat smektit. Důvodem je to, že spousta srážek odplavuje ze skály rozpustné ionty, zatímco sušší klima tento úkol nesplňuje tak efektivně. Kaolinit je oblíbený ve vlhkém podnebí, protože kromě křemene a vody obsahuje pouze hliník. Hliník je vysoce reziduální, zatímco složky smektitu (hořčík a vápník, kromě hliníku a železa) se snáze snášejí.

Dalším významným a ekonomicky velmi důležitým procesem, který probíhá během diageneze (někdy se této fázi říká katageneze), je zrání kerogenu na uhlovodíky. Kerogen je voskovitá látka zachycená ve skále, ale vyroste na lehčí uhlovodíky, které jsou schopné se pohybovat ven z břidlice a migrovat nahoru. Tento proces může probíhat při teplotách mezi asi 50 až 150 ° C4 (olejové okénko). To obvykle odpovídá 2-4 kilometrům hloubky pohřbu. Lehčí uhlovodíky uvolňované během procesů (známé jako katalytické a tepelné krakování) nyní mohou migrovat nahoru. Mohou tvořit využitelné zásobníky ropy a zemního plynu, pokud je zastaví nějaká strukturální past, kterou může být antiklinála nebo hranice poruchy. Horninová vrstva, která zastavuje pohyb nahoru, je v mnoha případech další vrstvou břidlice, protože zhutněná břidlice je pevnou bariérou pro kapaliny a plyn. Břidlice může také ze stejného důvodu tvořit vodnou vrstvu mezi vodonosnými vrstvami – nedovoluje vodě snadno protékat horninou (má nízkou propustnost).

To je také důvod, proč některé z vytvořených uhlovodíky nejsou schopny migrovat ze zdrojových hornin. Tento zdroj je pro nás stále alespoň částečně k dispozici, pokud vrtáme díry a injektujeme tlakovou vodu do horniny, což způsobí její zlomení. Tato metoda je známá jako hydraulické štěpení (frakování). Vytvořené trhliny budou udržovány otevřené pískovými zrny vstřikovanými vodou a uhlovodíky zachycené ve skalách budou obnovitelné. Lámání je ve skutečnosti běžný proces v kůře. Minerální žíly a hráze jsou trhliny v kůře otevřené a utěsněné vysoce tlakovou tekutinou nebo magmatem.

Ropná břidlice (variery kukersite) z Estonsko se i nadále používá jako fosilní palivo a surovina pro průmysl břidlicového oleje. Hornina je velmi bohatá na fosilie (bryozoany, trilobity, brachiopody). Kukersite je slabě laminovaný.

Břidlice bohatá na Kerogen z Ruska. Šířka vzorku 10 cm.

Fotografie souvisejících hornin

Jedná se o břidlicové desky. I když břidlice také vykazuje štěpnost, nerozbije se na tak tenké vrstvy tvrdé horniny a je zjevně matnější.

Toto je bahnitý vápenec, ve kterém se střídají světlé vrstvy bohaté na uhličitany se siliciclastickými (bahnitými) vrstvami. Biri, Oppland, Norsko. Šířka vzorku 9 cm.

Pískovec také nemusí být čistý křemen. Často obsahuje značné množství jílu, který může být během diageneze spojené s pohřbem přeměněn na slídu a chloritan. Šířka vzorku 18 cm.

Metamorfovaná siliciclastická sedimentární hornina nyní složená z metamorfovaného pískovce (křemence) s vrstvou metamorfovaného bahna (břidlice) .

Metapelit je metamorfovaná hornina s bahenním protolitem. Staurolitový břidlice je metapelit. V popředí je staurolitový porfyroblast s dvojitým křížením. Tohmajärvi, Finsko. Šířka vzorku 19 cm.

Břidlice je metamorfovaná břidlice. Má břidlicovitý výstřih (tendenci se rozpadat na tenké kameny).

Slídový břidlice je metapelit – metamorfovaný sediment bohatý na jíl. Skála. Červené krystaly jsou almandinové granátové porfyroblasty. Narvik, Norsko. Šířka vzorku 14 cm.

Metamorfovaný mudrock, který jasně obsahuje materiál bohatý na jíl i křemen. Šířka vzorku 14 cm.